Способы получения кислорода в лаборатории и промышленности. Применение кислорода

Научиться различать лабораторные и промышленные способы получения кислорода, понимать их суть и объяснять, где и зачем применяется кислород.

Кислород необходим для дыхания живых организмов, горения и многих химических производств. Знание способов его получения позволяет понять, как обеспечиваются кислородом больницы, металлургические заводы и даже космические корабли, а также осознать роль кислорода в природе и технике.

• В лаборатории кислород получают разложением сложных веществ, содержащих кислород, при нагревании.
• Промышленный способ получения кислорода основан на разделении жидкого воздуха на компоненты.
• Кислород собирают в перевернутый вверх дном сосуд, так как он тяжелее воздуха.
• Наличие кислорода можно проверить тлеющей лучинкой: она вспыхивает ярким пламенем.
• Катализаторы ускоряют разложение пероксида водорода, но сами не расходуются.
• Кислород применяется для дыхания, горения, в металлургии, медицине и химической промышленности.

Кислород

Химический элемент и простое вещество, газ без цвета, вкуса и запаха, поддерживающий горение и необходимый для дыхания.

Реакция разложения

Химическая реакция, в которой из одного сложного вещества образуются два или более новых веществ.

Катализатор

Вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само при этом не расходуется и не входит в состав продуктов.

Фракционная перегонка (ректификация)

Процесс разделения смеси жидкостей на отдельные компоненты (фракции) по их температурам кипения.

Тлеющая лучинка

Деревянная лучинка, которая тлеет (горит без пламени), используется для обнаружения кислорода: в кислороде она ярко вспыхивает.

• В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия (KMnO4) при нагревании: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑.
• Разложение пероксида водорода (H2O2) ускоряется катализатором (например, оксидом марганца(IV) MnO2): 2H2O2 → 2H2O + O2↑.
• Промышленный способ: воздух сжижают (при охлаждении до -183°C), а затем разделяют на азот (кипит при -196°C) и кислород (кипит при -183°C) методом фракционной перегонки.
• Кислород собирают методом вытеснения воздуха (сосуд вверх дном) или вытеснения воды (если газ нерастворим в воде).
• Кислород тяжелее воздуха (плотность 1,43 г/л, у воздуха — 1,29 г/л).
• Кислород поддерживает горение: вещества горят в кислороде быстрее и ярче, чем на воздухе.

1. Пример 1случай
   • В лаборатории на уроке химии кислород часто получают из перекиси водорода, добавляя немного оксида марганца(IV) — реакция идёт быстро и безопасно
2. Пример 2случай
   • В больницах кислород подают пациентам через маску: его получают из специальных баллонов, куда он закачан под давлением
3. Пример 3случай

   При сварке металлов используется кислород

   Пояснение

   • в смеси с ацетиленом он даёт пламя с температурой около 3000°C, достаточной для плавления стали
4. Пример 4случай
   • В природе кислород выделяется растениями при фотосинтезе, что поддерживает его содержание в атмосфере

• Кислород составляет около 21% воздуха, но именно он обеспечивает почти всё горение и дыхание на Земле.
• Впервые кислород был получен Джозефом Пристли в 1774 году при нагревании оксида ртути, но сам учёный не понял значения своего открытия.
• Жидкий кислород имеет голубой цвет и притягивается магнитом — это одно из редких свойств среди газов.

• При нагревании пробирки с перманганатом калия нельзя направлять отверстие пробирки на себя или соседей — возможен выброс горячих частиц.
• Пероксид водорода — едкое вещество, при попадании на кожу его нужно смыть большим количеством воды.
• Кислород поддерживает горение, поэтому рядом с источником кислорода нельзя работать с открытым огнём без необходимости.

• Воздух и его состав (тема 21)
• Химические свойства кислорода: реакции горения (тема 24)
• Оксиды (тема 25)